城市轨道交通车辆电器部件与设备及功能

图1-1城市轨道交通车辆控制原理图图1-3地铁单元车辆的总体控制任务1任务13．受电弓工作原理受电弓靠滑动接触受流，是移动设备与固定供电装置之间的连接环节。受电弓受流性能的基本要求是：集流头与接触网接触可靠，磨耗小；升降弓时对车顶设备不产生有害冲击；运行中受电弓动作轻巧，动态稳定性能好。受电弓的提升依靠升弓弹簧完成；降弓是通过传动风缸内部的降弓弹簧来实现；压缩空气在传动风缸的充气及排气决定了受电弓的升与降。（1）升弓过程：在列车及司机台激活的情况下，按下副司机台受电弓升弓按钮，相应的升弓电路工作，升弓电磁阀得电动作，打开风源至传动风缸的通路，传动风缸充气，将内部的降弓弹簧压缩，在升弓弹簧的作用下克服自身重力升起。任务2图1-6升弓风路示意图风路系统任务2（2）降弓过程

a)快速降弓风路b)缓慢降弓风路图1-7降弓风路示意图任务2任务二城市轨道交通车辆控制系统主要部件功能城市轨道交通车辆控制系统部件一般称为牵引电器。定义：对城市轨道交通车辆以及其它的牵引设备进行切换、检测、控制、保护和调节的电器及装置。构成：主电路电器、控制电路电器、辅助电路电器特点：外型呈平整的箱状，且宽度小，安装时尽可能成列布置；

结构方面要便于更换触头、弹簧和其它被磨损零件。

操作次数频繁，零件的机械与电气强度方面，

要求有较大的安全系数，同时必须保证有最大的可靠性。牵引电器结构特点：螺钉连接应有弹簧垫圈和紧锁螺帽，接触器等运动

的重心落在支撑点上；计算绕组、选择绝缘材料、润滑油要考虑温度变化；用电镀涂压的办法来防止零件表面的锈蚀；选择漏电间隙和绝缘距离时，应从可能最坏的表面

工作情况出发，保证牵引电器之间的绝缘可靠。任务2（二）高速断路器（HSCB）

作用：在车辆发生故障时执行保护指令，切断动力电源。1．HSCB的主要性能指标及特点

主要性能指标有两个：

机械响应时间

、分断能力

（1）断路器的机械响应时间（Tm）：

指从通过断路器的电流达到动作值，

到主触头打开的时间。

电流增长率越大，机械响应时间越长。

图1-8高速断路器机械响应时间与电流增长速率关系任务2（2）分断能力

在相同的短路稳态电流情况下：电流增长率di／dt越大，则开断电流ίd越大，限制时间TL越短，总开关时间Ttot越短，I2d积分越大。图1-9高速断路器开断过程电流、电压波形任务22.HSCB的主要特点:（1）对地有很高的绝缘等级。（2）分断能力强，响应时间短。（3）不受气候条件的影响。（4）长使用寿命。（5）易于维护。任务23．HSCB结构上海地铁1号线用AEG公司产TSEl250-B-I型高速开关，安装于B车上。主要包括：基架、短路快速跳闸装置（KS）、过载跳闸装置（S型）、合闸装置、灭弧栅。

图1-10高速开关结构外形任务2高速开关主要构件有：（1）触头系统（2）灭弧机构

（3）传动机构（4）自由脱扣机构（5）最大电流释入器（6）最小电压释入器（7）辅助开关---采用串封闭式导弧角。-------

动、静触头（上海地铁车辆高速开关

是双极串联形式），触头的接触形式采用线接触——接触面大、磨损较小、制造方便，触头制成单独成零件，便于更换。---------用来操纵主触头闭合。

传动形式：手动传动

电磁机构传动--------位于传动机构与主触头之间，用来保证当电路发生短路时，传动机构还起作用，高速开关能够可靠地开断电路。-----即过载时通过拉杆作用于自由脱扣机构而开断；短路时直接撞击锁钩开断电路。

通过电磁机构作用，衔铁直接作用在锁钩上，使锁钩释放，

在开断弹簧作用下开断电路，正常操作电压DC110伏，最低电压77伏。------------用于联锁、指示、控制作用。任务2

4.HSCB的工作原理图1-11TSEl250-B-I型高速开关结构原理1-上接线端2-静触头3-动触头4-动触头臂5-弹性连接板6-下界限端7-过载跳闸（S）装置8-拉杆9-释放锁件10-转换机构11-转换轴12-短路快速跳闸（KS）衔铁13-撞击螺钉14-转换杆15-滚轴17-短路快速跳闸拉杆18、19-灭弧板任务25.高速断路器参数举例表类型电磁控制自然冷却的单极直流断路器额定电压1500V+20%额定电流1250A短时允许电流1400A，2h；2000A，2min；3000A，20s；额定分断能力35kAKS—释放的分断时间di/dt≥3KA/ms5ms机械反应时间2ms机械寿命20000次控制电压DC110V电寿命1000次分断频率（1h）30次任务2（五）制动电阻器任务2车底制动电阻箱作用:电阻制动时，制动电阻吸收未被消耗掉的电机发电能量，转换为热能散逸到大气中去。制动电阻器要求:良好的热容量、耐振动、防腐蚀，在高温下不生成氧化层，特别要注意在正常使用周期内不断裂。图1-12制动电阻器结构1-底面板2-电阻排3-绝缘板4-铜棒5-热量显示盒6-风道任务21．制动电阻器的主要技术指标（1）电阻值：20℃时的阻值与热态时的阻值。（2）电阻材料：材质及温度系数。（3）功率：等效持续功率与短时最大功率。（4）最高工作温度：一般600℃左右（5）冷却：多数采用强迫风冷，少数采用自然风冷(列车走行风)（6）保护：过热、过流、失风(若用强迫风冷)保护、IP等级（电阻箱外观保护等级）任务22．制动电阻器主要技术参数举例

某公司A型车，网压DCl500V，4M2T编组。20℃时的电阻值2×3.0Ω热态电阻2×3.5Ω材料AISI310S（不锈钢）短时功率2×750kW等效持续功率2×220kW冷却方法强迫风冷风量1.2m／s风压300Pa风机功率1.2kW、AC380V、50Hz最高工作温度600℃（电阻带处）任务2（三）主接触器作用：用来频繁地接通和切断主电路的自动切换电器。特点：能进行远距离自动控制，操作频率较高，通断电流较大。分类：

按通断电路电流种类：直流接触器、交流接触器

按主触头数目：单极接触器

、多极接触器

按主触头数目：电空接触器，电磁接触器任务21.电磁接触器结构组成电磁机构：包括铁芯、带驱动杆的螺旋线圈、盖板。主触头：用来通断电路，触头为球面镀银。

灭弧装置：包括吹弧线圈、带电离栅的灭弧罩辅助触头支架固定装置电离栅：将进入的电弧分割成一系列短弧，然后使电弧加速冷却，

吹弧线圈确保快速和有效的灭弧。直流接触器设计为模块结构，外壳材料阻燃、无毒、无环境污染。任务22.电磁接触器工作原理a、接通过程：电磁圈未通电时，衔铁在反力弹簧作用下保持在释放位置。当电磁线圈得电后，铁芯在电磁力作用下带动驱动杆克服反力弹簧运动。动触头在驱动杆带动下，触头上部与静触头点接触，随着驱动杆继续运动，触头上压力不断增加，动触头在静触头上边滚动边滑动，进行研磨，一直到电磁力与反力弹簧力平衡止，接触点移到触头下部，完成触头闭合，主接触器进入工作状态。同时辅助触头依靠驱动凹轮，同步打开或闭合。任务2

断开的过程则相反，失电后，电磁力小时，反力弹簧起作用，主触头分断，同时辅助触头的状态也跟着变化。

主触头闭合的研磨过程，将其表面的氧化物或脏物擦掉，减小接触电阻。

出头断开的反力可使触头分断时所产生的电弧不致损坏正常接触点。反力主要由弹簧力产生，通常是园柱螺旋弹簧。

圆柱螺旋弹簧分为：拉伸弹簧、压缩弹簧

b、断开过程任务23.BMS.15.06型直流电磁接触器技术参数额定电压/VDC1500最大工作电压/VDC1800额定绝缘电压/VDC1500额定电流/A600小时电流/A630短时电流(5S)/A800最大整断电流(15ms)/A2400闭合时间/ms约l00开断时间/ms约75机械寿命3×10

6次电寿命104次触头压力/N54~72控制电源/VDC110控制功率/W30任务2（四）线路滤波器

线路滤波器：包括线路滤波电抗器和线路滤波电容器；